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纳米传感器:医械业质变的因素

导读: 传感器在航空航天、机械业、仪器仪表业、汽车制造、石油(油气勘探)、电子工程及医疗器械业有着广泛的用途。目前传感器技术已开始应用于多种医疗器械产品中。

  传感器在航空航天、机械业、仪器仪表业、汽车制造、石油(油气勘探)、电子工程及医疗器械业有着广泛的用途。目前传感器技术已开始应用于多种医疗器械产品中。

  近年来国外研究人员有陆续开发出多种“纳米传感器”(NanoSenser)新产品,它们在诊断疾病时远胜于现有医院化验设备的效率。如美国Stony Brook大学纳米材料与传感器研究中心的两位科学家不久前研制成一种以纳米材料传感器为主要部件的新型呼吸分析仪。糖尿病人只要用嘴对准该仪器吐一口气,该仪器立即能显示病人的空腹或餐后血糖指数。该呼吸分析仪可省去现有抽血验血糖的繁琐步序,相信这种简便易用的呼吸血糖分析仪一旦通过鉴定并投放市场,将来必定会有广阔的市场前景。

  肺结核:有望改变诊断方法

  肺结核近十年来在世界各地有死灰复燃之势。如据世界卫生组织官员报道,近几年来全球每年死于肺结核的病人约有200多万。肺结核的早期诊断十分重要。因为一旦病人出现咳血和肺部空洞等现象,其病情已发展至非常严重,治疗起来也比较困难。但问题在于,现有肺结核诊断技术仍在沿用几十年前开发的“痰菌培养法”,这种化验方法不仅经常会得到假阴性等错误结果,有时候即使医生使用CT或X光等先进影像诊断仪器也难以判断病人的肺结核进程情况,故改变现有肺结核诊断方法势在必行。

  近悉,英国伦敦卫生与热带病研究所的科研人员利用新开发的纳米材料制成一种能为病人当场化验出是否患有肺结核的新型纳米传感器。据英国研究人员说,该肺结核化验仪造价十分低廉,适合在东南亚等肺结核高发区推广使用。

  癌症:争取早期诊断时间

  近10年来癌症无论在发达国家抑或发展中国家的发病率都在快速上升。但癌症不像其它疾病那样有早期症状,肿瘤病人一旦发现身体某一部分不适,往往已到癌症晚期从而失去了手术、化疗或放疗等癌治疗的最佳时期。

  2009年,日本筑波大学的研究人员宣布说,他们已成功合成出一种能在近红外区域发出荧光的发光蛋白。这种发光蛋白可轻易渗入进活体组织中(它对组织无害)。动物实验证实,以微量发光蛋白注入肝癌实验动物肝脏内,并借助CCD照相机,在近红外光照射下可拍摄到十分清晰的肝癌照片,便于医生判断肿瘤所在位置和及时采取对症治疗措施。

  在此之前,美国斯坦福大学研究人员已合成出一种名为“纳米碳管”的新材料。据报道,将纳米碳管用荧光标记物标记后注入癌症实验动物体内,再用拉曼光谱仪检查,同样能精确诊断肿瘤所在位置及其大小。

  英国设菲尔德大学研究人员开发出一种纳米生物传感器,只要用棉花球蘸一点病人口腔液体涂在纳米传感器上即可判断病人是否患有口腔癌。

  哈佛大学研究人员开发出一种硅纳米线,将其与抗体受体连接起来可测出病人血液中的癌标志物。此前有报道称,患癌的人们其血液中存在数百纳米的癌标志物,但现有诊断技术无法测出。哈佛大学发明的纳米硅生物传感器今后可望被用于验血化验技术,用于测定病人是否患有癌症。

  国旅美科学家陈晓原(音)博士及其助手研制成一种可供MRI/PET等诊断成像仪使用的新型纳米生物传感器。据介绍,该生物传感器系用放射性碘标记的一种锰/铁纳米磁颗粒,将其注入肿瘤实验动物体内,再用MRI/PET检查可立即测出癌细胞是否已通过淋巴系统转移。这种放射性碘标记的纳米颗粒今后在临床诊断恶性肿瘤上将有广泛的应用前景。

  基因疗法:纳米材料研究跟进

  几十年来,基因疗法一直是医学界的一种美好设想。因为纠正病人的基因缺陷可从根本上治愈多种基因疾病。但基因疗法涉及到DNA治疗,这就需要纳米技术参与。

  美国威斯康星州立大学研究人员开发出一种新型纳米薄膜,它直接由DNA与水溶性聚合物所组成,将其植入实验动物体内可缓慢释放出DNA进入相应位置从而发挥其治疗作用。据美国研究人员报道,这种水溶性纳米薄膜材料在医疗器械中也有广泛的用途。如目前国际市场上畅销的血管支架产品,其表面如覆盖一层纳米薄膜可缓慢释放出抗脂类物质沉积的药物,从而可预防血脂在支架内腔大量沉积后引起血管再堵塞。此外,纳米DNA薄膜也可用于其它植入式医疗器械产品上。总之,缓释型DNA纳米薄膜的发明将彻底改变现有植入式医疗器械的旧貌,并将推动更多新型植入式医疗器械的加速发展。

  2008年,伊朗德黑兰大学研究人员在著名国际科学杂志《材料科学杂志》上著文称,他们已开发出一种全新纳米材料——用等离子钛涂膜的纳米晶体。它在航天器制造、石油开采、MRI及CT等高端诊断器械设备中将有广泛用途。因为钛涂膜纳米晶体具有极佳的耐腐蚀性、耐辐射性和抗高温性能,可大大改善现有仪器仪表的工作性能。

  过去几年里,纳米传感器开发工作开始加速。一些生物传感器已开始应用于医疗器械类新产品中。综上所述,随着越来越多的新型纳米传感器产品的问世,今后几年世界医疗器械行业将发生质的飞跃,纳米传感器技术将彻底改变传统医疗技术及医疗器械业的旧貌。

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